SCHERMATURE SOLARI FRA TRADIZIONE E INNOVAZIONE by Alessandro Premier

SOMMARIO EDITORIALE

ARCHITETTURA Schermature solari fra tradizione e innovazione

di Alessandro Premier

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di Maurizio Corradi

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Direttore Editoriale Ramzi Bacchini Cell. 328 4889450 info@tendeeschermaturesolari.com Hanno collaborato: Katia Gasparini, Marcella Del Signore, Giuseppe Morando, Elena Del Signore, Maurizio Corradi, Claudio Moltani, Alessandro Premier, Daniele Gasparini. Elena Martini Stampa: Nastro & Nastro srl Via XV Agosto, 7 21016 Luino (VA) info@nastroenastro.it www.nastroenastro.it Impaginazione: Allimac Sas

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SCHERMATURE SOLARI

FRA TRADIZIONE E INNOVAZIONE di Alessandro Premier (alessandro.premier@uniud.it)

Le protezioni solari appartengono da sempre alla tradizione del costruire. Tralasciando l’archetipo della tenda o della capanna, spesso citato anche in numerose pubblicazioni di architettura (Laugier, Le Corbusier, Ungers e molti altri), il concetto di protezione solare si è evoluto nelle culture stanziali dell’Occidente secondo dei codici che hanno subito influenze e ibridazioni provenienti soprattutto dall’Oriente: terre dove il sole ha sempre costituito una risorsa dalla quale difendersi. Non a caso le persiane che ancora oggi troviamo in alcune nostre abitazioni prendono il nome dall’antica Persia [1]. Testi-

monianze certe sull’uso delle schermature solari nel Mondo Antico ci provengono dal mondo Ellenistico e Romano. Le tende erano certamente utilizzate nei mercati e nelle celebrazioni religiose (vedi Mosaico del Nilo, I secolo aev). Gli anfiteatri delle varie città dell’Impero Romano erano protetti da enormi velaria che potevano estendersi e ritrarsi. Ampie testimonianze si riscontrano in letteratura (Svetonio, Lucrezio, Marziale) e anche nell’iconografia dell’epoca (affresco del velarium a Pompei, I secolo aev). La differenza sostanziale fra le condizioni climatiche

Fig. 1: Palazzo Topkapi: appartamenti del principe, Istanbul, secolo XVI. Foto © Pietro Zennaro Tende e Schermature Solari n.4-2017

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dell’Europa e alcune zone dell’Asia ha fatto sì che, con molta probabilità, nelle civiltà stanziali mediorientali si sviluppasse lungo il corso del Medioevo l’uso di tipologie diverse di schermature solari. Elemento caratteristico dell’architettura araba medievale è certamente il mashrabiyya, una griglia generalmente in legno che accelera il passaggio del vento attraverso finestre e logge mantenendo freschi e ombreggiati i locali interni. Ovviamente il dispositivo aveva anche un’importantissima funzione per ciò che riguardava la riservatezza della vita domestica. Opportunamente progettato e decorato costituiva un elemento architettonico di un certo rilievo. Le decorazioni erano rigorosamente geometriche per i noti motivi religiosi che differenziavano l’arte Araba da quella Occidentale (Fig. 1). Evoluzione del mashrabiyya sono probabilmente le gelosie nelle quali si introducevano dei pannelli mobili o delle grate a lamelle apribili per modulare il passaggio di luce ed aria a seconda delle diverse condizioni ambientali. Le persiane e le tende veneziane a stecche in legno derivano

molto probabilmente dagli scambi culturali ed economici fra alcune regioni d’Italia e i popoli del Medio Oriente. La codificazione dei dispositivi di schermatura solare si è resa necessaria nel momento in cui la produzione industriale ha cominciato a chiedere certificazioni di prodotto per rispondere alle normative sempre più precise e pressanti in merito alla fabbricazione di manufatti per l’edilizia. Essa ci può essere d’aiuto per meglio comprendere il salto evolutivo che le schermature solari hanno avuto nel corso del Novecento, in particolare grazie agli apporti del Movimento Moderno e dell’International Style. La normativa attuale, implementata in una ricerca condotta dallo scrivente [2], individua sostanzialmente tre tipologie di schermature solari mobili: - tende; - imposte; - frangisole. Fra le tende si annoverano tutti i dispositivi che utilizzano diaframmi tessili per schermare la luce. Le imposte schermanti comprendono quei dispositivi costituiti da

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pannelli mobili traforati posti a protezione di aperture. I frangisole comprendono tutti gli altri dispositivi dotati di diaframmi orientabili o espandibili che permettono un controllo modulato della luce in ingresso. Una delle maggiori innovazioni portate dal Movimento Moderno agli inizi del Novecento è stata certamente l’introduzione di grandi vetrate, permessa dai sistemi costruttivi puntiformi in acciaio e calcestruzzo armato. La fascinazione dell’involucro vetrato ha colto molti progettisti, innescando però anche un processo di ricerca e innovazione che ha portato allo sviluppo di un involucro via via sempre più stratificato e in grado di adattarsi alle mutevoli condizioni climatiche. Nel caso delle grandi vetrate, era necessario disporre di sistemi di protezione solare altamente performanti in grado di operare in modo efficiente su superfici sempre più ampie. L’ampio uso del vetro ha inoltre esteso la necessità di modulare la luce solare dai paesi caldi e a clima Mediterraneo fino ai paesi nordici: oggi anche a Copenaghen vi sono edifici in vetro protetti da frangisole esterni. Tra i progettisti più abili Mies van der Rohe studiò un Fig. 3: Museo di Castelvecchio, Verona, Carlo Scarpa, 1958. Foto © Alessandro Premier

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sistema di schermatura tessile a rullo con bracci pieghevoli per le vetrate di Villa Tugendhat a Brno (192830). Il sistema di schermatura era perfettamente integrato nell’edificio: il rullo avvolgitore era nascosto in una nicchia ricavata sopra l’infisso mentre i due bracci che contenevano le guide di scorrimento per il tessuto erano sovrapposti ai montanti verticali della vetrata cosicché – una volta ritratti - risultavano quasi invisibili. La vetrata inoltre era apribile a ghigliottina scomparendo in un apposito vano sottostante. Questo sistema non era molto distante dalle attuali schermature tessili. Infatti oggi molti edifici di Renzo Piano prevedono tende esterne verticali o inclinate con sistemi di scorrimento su cavi o bracci (Fig. 2). Nel corso del Novecento anche il tema delle imposte interpretate come elementi schermanti è stato ampiamente sviluppato da molti progettisti. Tra questi certamente da ricordare vi è Carlo Scarpa che ha utilizzato il tema del carabottino pieghevole o scorrevole in molte sue opere. Scarpa utilizza questo grigliato tipico del design navale come elemento di schermatura nei portali: è presente nel Negozio Olivetti in Piazza San Marco a Venezia (1957-58) e anche nel Museo di Castelvecchio a Verona (1958-75) (Fig. 3). L’evoluzione più significativa dei sistemi di schermatura ad imposte è dovuta però agli svizzeri Herzog & de Meuron sul finire del Novecento e nei primi anni Duemila. L’idea dei due progettisti è stata quella di adattare su ampie superfici traslucide i vecchi scuri ad ante ripiegabili. Questa reinterpretazione si è concretizzata nell’uso di imposte in legno, grigliati metallici e lamiere forate o tagliate al laser, in modo da creare un filtro non completamente opaco. La soluzione di maggior successo fu applicata per la prima volta nell’edificio per appartamenti e uffici in Schützenmattstrasse a Basilea (1992-93) dove la facciata retrostante è completamente vetrata e le schermature vengono posizionate sul filo esterno dei poggioli costituendo di fatto una seconda pelle che caratterizza tutto il prospetto dell’edificio. Si tratta in questo caso di pannelli metallici con apertura a libro (Fig. 4). Questo tema è stato ripreso molte volte sia dagli stessi Herzog & de Meuron sia da altri progettisti come Baumschlager & Eberle, Norman Foster, Carlos Ferrater, Jean Nouvel e molti altri. Nel corso del Novecento fino ai giorni nostri l’ambito di maggior sperimentazione delle schermature solari è stato però il frangisole. Nato come evoluzione delle tende alla veneziana e delle gelosie si è evoluto sfruttando i sistemi di manovra progettati per i dispositivi di

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areazione già usati, ad esempio, da Joseph Paxton nel Crystal Palace a Londra (1851). Questi dispositivi erano inizialmente caratterizzati da stecche/lame orizzontali orientabili in metallo o legno, chiamati louvers. Tra i primi progettisti ad integrare questo tipo di dispositivi schermanti negli edifici vetrati vi furono Oscar Niemeyer e Le Corbusier. Nonostante il termine brise-soleil coniato da Le Corbusier si riferisca a strutture ombreggianti fisse, tra le prime ipotesi di abitazioni con vetrate schermate da frangisole orientabili in legno ricordiamo un suo progetto per Barcellona del 1933. Del 1937 invece il primo edificio costruito da Niemeyer a Rio de Janeiro: un asilo con le vetrate schermate da frangisole a lame verticali. Degli anni ’40 i numerosi brevetti di Jean Prouvé, lattoniere francese, per sistemi frangisole dinamici in alluminio che furono applicati ad abitazioni prefabbricate e scuole.

Negli anni ’80 e ’90 un grosso impulso all’innovazione giunse dall’architettura high-tech dove i frangisole diventarono un elemento architettonico strategico per alcuni progetti. Questa nuova evoluzione fu alimentata in parte da certe spinte ecologiste che ritroviamo ancora oggi sotto il nome di green-architecture, architettura sostenibile ecc. e in parte da un’esigenza comunicativa che cercava nuove forme espressive che sfruttassero tutte le innovazioni tecnologiche più avanzate provenienti da altri settori come l’elettronica, la meccanica, la chimica, l’informatica ecc. L’integrazione fra questi due ambiti di ricerca ha cercato di dare risposta all’esigenza di un involucro sempre più stratificato e performante dove la pelle esterna diventa luogo di scambio di energia e informazioni. Nascono successivamente tutta una serie di termini come facciata adattiva, facciata intelligente, sistema smart, sistema dinamico, facciata

Fig. 4: Edificio in Schützenmattstrasse, Basilea, Herzog & de Meuron, 1993. Foto © Alessandro Premier Tende e Schermature Solari n.4-2017

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cinetica, ecc. “La superficie-limite diventa perciò una membrana, una carta assorbente che riceve e trasmette informazioni, e la delimitazione dello spazio diviene commutazione” [3]. Il progetto certamente più significativo (e citato) dell’epoca high-tech è l’Istituto del Mondo Arabo a Parigi di Jean Nouvel e Architecture Studio (1987). In particolare la facciata sud rappresenta una sintesi tra cultura occidentale e mediorientale attraverso l’uso di un involucro in vetro costituito da 240 pannelli quadrati che riprendono il tema già citato del mashrabiyya. Il motivo geometrico alla base del pannello si ispira ai disegni dell’Alhambra di Granada. È costituito da oltre 60 diaframmi con apertura simile a quella delle macchine fotografiche reflex integrati in un sistema a doppio vetro e controllati elettronicamente (Fig. 5). L’obiettivo era quello di garantire un controllo costante e modulato

della luce in ingresso. Il dispositivo è riprodotto serialmente in tutta la facciata cosicché la stessa si trasforma in una grande macchina elettro-meccanica dotata di sensori e complessi attuatori. Il sistema purtroppo non ha mai operato adeguatamente ed è fermo a causa di problemi di funzionamento e relativi alla qualità ambientale interna. Da questo esperimento non completamente riuscito si sono evolute una serie di soluzioni successive che hanno potuto sfruttare il perfezionamento delle tecnologie informatiche e digitali degli anni Duemila. Ricerca e sperimentazione hanno lavorato sull’integrazione di due aspetti: 1) attuatori e sistemi di manovra più efficaci; 2) integrazione con tecnologie del tipo sensore-elaboratore digitale-attuatore. Attualmente quindi disponiamo di sistemi di schermatura adattivi (chiamati intelligenti) cioè in grado di adattarsi alle continue va-

Fig. 5: Istituto del Mondo Arabo, Parigi, Jean Nouvel & Architecture Studio, 1987. Foto © Massimiliano Valdinoci Tende e Schermature Solari n.4-2017

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riazioni ambientali che si basano su questo principio. Ovviamente anche nell’ambito del design la ricerca ha elaborato nuovi modelli, lavorando sulla forma degli elementi schermanti, sfruttando anche i moderni software di progettazione parametrica. Ricordiamo, sempre in relazione alla cultura araba, le torri dell’Abu Dhabi Investment Council (Al Bahr Towers) progettate da Aedas e Arup (2012) dove l’involucro in vetro è schermato da un sistema tessile costituito da diaframmi apribili che seguono una tassellatura geometrica a base triangolare. L’integrazione con sistemi fotovoltaici consente poi di alimentare tali sistemi in modo autonomo. Oltre all’integrazione diretta di celle fotovoltaiche negli elementi schermanti, che esiste ormai da molti anni (ad es. lame in vetro con celle PV integrate), vi possono essere sistemi che sfruttano la luce riflessa dalle schermature concentrandola verso captatori fotovoltaici posti a distanza opportuna. A sfruttare questo principio è il progetto Sun&Shade dello studio Carlo Ratti Associati (2017). Il prototipo funzionante è stato presentato du-

rante il 2017 World Government Summit ed era parte dell’esposizione “Reimagining Climate Change” al Museo del Futuro di Dubai. Si tratta di una copertura riflettente dinamica e adattiva (si adatta alle condizioni climatiche del luogo) che offre “ombreggiatura digitale” (Fig. 6). La copertura è costituita da moduli romboidali ciascuno con un’apertura a disco (Fig. 7). Ogni disco in metallo con finitura a specchio può muoversi su un doppio asse e riflettere i raggi del sole lontano dal suolo consentendo un controllo preciso del livello di ombreggiamento sottostante. I raggi riflessi, a loro volta, sono concentrati verso un ricevitore fotovoltaico, situato a distanza sicura, che genera energia elettrica (Figg. 8-9). I dischi possono essere inclinati in base alla posizione del sole o ad un input definito dall’utente consentendo alle persone di interagire con il sistema creando disegni dinamici di luce e ombra. Il prototipo potrebbe essere applicato per coprire strade o piazze in climi caldi e aridi come a Dubai, permettendo alle persone di stare all’aperto tutto l’anno (Fig. 10). Viceversa, in luoghi freddi si

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Fig. 8: Progetto Sun&Shade, Dubai, Carlo Ratti Associati, 2017. Render © Carlo Ratti Associati Tende e Schermature Solari n.4-2017

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Riferimenti bibliografici [1] J.B. Rondelet, Trattato teorico e pratico dell’arte di edificare, Caranenti, Mantova, 1836, pp. 45-46. [2] A. Premier, Superfici dinamiche: le schermature mobili nel progetto di architettura, Franco Angeli, Milano, 2012. [3] K. Gasparini, Design in superficie: tecnologie dell’involucro architettonico mediatico, Franco Angeli, Milano, 2009, p. 83.

potrebbero concentrare i raggi solari sotto la copertura per riscaldare l’ambiente (Fig 11). Ricerca e sperimentazioni attuali affiancano una progressiva riduzione dei sistemi meccanici al principio di ottenere dispositivi efficienti e autosufficienti o con il minimo consumo di energia possibile. Si tratta in qualche modo di una sorta di semplificazione condotta attraverso quelli che oggi chiamiamo tecnologie e materiali smart, in grado cioè di reagire direttamente a stimoli esterni con un comportamento che può essere adattato anche alla funzione di schermatura solare. Numerosi prototipi sono già stati realizzati grazie all’uso, ad esempio, di polimeri elettro-attivi a memoria di forma e leghe in termo bi-metallo.

Alessandro Premier, architetto, dottore di ricerca in Tecnologia dell’Architettura, consegue il PhD con la ricerca “Zona mobile. Tecnologie per l’integrazione architettonica di elementi schermanti mobili”. Docente a contratto di Tecnologia dell’Architettura presso l’Università di Udine, Dipartimento Politecnico di Ingegneria e Architettura, ha insegnato presso l’Università Iuav di Venezia e tenuto seminari presso il Politecnico di Milano. Socio fondatore del Centro Ricerche “Eterotopie. Colore, luce e comunicazione in architettura” ha all’attivo oltre 100 pubblicazioni sui temi di ricerca, tra le quali si segnala il libro Superfici Dinamiche. Le schermature mobili nel progetto di architettura, Franco Angeli, Milano, 2012. Tende e Schermature Solari n.4-2017